清洁化工生产.docx
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清洁化工生产
学号：
2013210159
北京化工大学
研究生课程作业
化工清洁生产与技术
题目涂料行业清洁生产
学生姓名：
黄亚俊
专业：
材料工程
授课老师：
元炯亮
学院名称：
材料学院
日期：
2013年11月26日
1涂料污染1
2涂料行业清洁生产应用方案2
2.1溶剂型涂料全密闭式一体化生产工艺2
2.2水性防腐涂料清洁生产工艺2
2.2.1水性桥梁防腐涂料清洁生产工艺2
2.2.2水性汽车防腐涂料清洁生产工艺3
2.2.3水性集装箱防腐涂料清洁生产工艺3
2.3光固化涂料清洁生产工艺3
3涂料行业推行清洁生产意义4
3.1节约资源，实现可持续发展需要4
3.2控制行业污染的有效手段4
3.3减轻末端治理负担5
3.4提高市场竞争能力的最佳途径5
4案例分析5
4.1审核内容及发现问题5
4.2确定审核重点及目标6
4.3方案研制汇总7
4.4效益汇总8
5结语9
涂料行业的清洁生产
1涂料污染
目前，国内工业生产的涂料产品仍以溶剂型为主，占涂料产量的52.1%，原辅料中需用到的挥发性溶剂（苯、甲苯、二甲苯等）、重金属（铅、汞、镉等）及其他化学物质，大多对人体及环境有不利影响[1]。
溶剂在生产和使用过程中，不断挥发进入环境，尤其是在家庭涂装中，室温下挥发性有机化合物（VOC）会造成持续性室内空气污染，对人体健康产生影响。
已有职业卫生研究表明，长期吸入甲苯和二甲苯类溶剂会引起头晕、头痛、乏力，记忆力减退等神经衰弱综合症，也可引起慢性皮炎、流泪、结膜充血和慢性咽炎等，而苯中毒会引起白血病。
原料中的重金属进入环境之后经过食物链最终进入人体，已有研究表明铅被人体吸收后会危及到人的大脑、肾脏、神经及血液等其他各种人体组织[2]。
所以为了提高原料的利用率和减少对生态环境的损害，很有必要在涂料行业开展清洁生产。
开展涂料清洁生产有重大意义，可以节约资源，实现可持续发展需要；是控制行业污染的有效手段；同时还可以减轻末端处理的负担。
2涂料行业清洁生产应用方案
2.1溶剂型涂料全密闭式一体化生产工艺
溶剂型涂料全密闭式一体化生产工艺适用于所有的溶剂型涂料厂家。
全密闭式一体化生产工艺就是采用密闭的拌和、密闭的管道、密闭的研磨、密闭的调漆、密闭的包装设备和工艺等[3]。
生产工艺如下:
拌和配料→混料→分散→调漆→包装→成品。
可减少排放粉尘和挥发性溶剂2%～3%，同时降低了生产车间的危险程度，保护了职工的身心健康。
应用阶段现在溶剂型涂料采用全密闭式一体化生产工艺的只有宁波飞龙江苏兰陵等3条生产试用线，估计到2013年普及率可达到10%，生产过程中粉尘和挥发的溶剂可减到最低，接近达标或稍加处理可达标，每年可以减少有机溶剂使用量约3.5万吨[4]。
2.2水性防腐涂料清洁生产工艺
2.2.1水性桥梁防腐涂料清洁生产工艺
水性桥梁防腐涂料清洁生产工艺适用于桥梁防腐涂料厂家。
采用耐候性等性能优异的水性防腐树脂代替溶剂型树脂，用水代替有机溶剂。
生产工艺同一般水性涂料。
减少生产、运输、使用及使用后对环境的危害，同时也节约了大量的石油资源，减少有机溶剂用量60%～70%，提高了桥梁涂料的清洁生产水平。
水性桥梁防腐涂料占桥梁防腐涂料约3%，估计到2013年可达到10%，以水代替有机溶剂生产水性桥梁防腐涂料，不仅可以降低涂料在生产过程中存在的各种火灾与爆炸危险，还减少了使用过程中有毒有害有机溶剂、残留TDI、甲醛等对人体的各种危害，按照2009年溶剂型桥梁防腐涂料的产量24万吨计，其中10%被水性桥梁防腐涂料代替后，每年可以减少有机溶剂使用量约5万吨。
2.2.2水性汽车防腐涂料清洁生产工艺
水性汽车防腐涂料清洁生产工艺适用于汽车防腐涂料厂家采用优异的水性防腐树脂代替溶剂型树脂，从全部水性化，用水代替有机溶剂。
生产工艺同一般水性涂料。
减少生产、运输、使用及使用后对环境的危害[5]，同时也节约了大量的石油资源，减少有机溶剂用量60%～70%，提高了汽车涂料的清洁生产水平。
现在水性汽车防腐涂料占汽车防腐涂料约60%，估计到2013年可达到75%，以水代替有机溶剂生产水性汽车防腐涂料，不仅可以降低涂料在生产过程中存在的各种火灾与爆炸危险，还减少了使用过程中有毒有害有机溶剂、残留TDI、甲醛等对人体的各种危害，按照2009年溶剂型汽车防腐涂料的产量70万吨计，其中15%被水性汽车防腐涂料代替后，每年可以减少有机溶剂使用量约20万吨[6]。
2.2.3水性集装箱防腐涂料清洁生产工艺
适用于集装箱防腐涂料厂家采用耐磨性，耐溶剂性等性能优异的水性防腐树脂代替溶剂型树脂，用水代替有机溶剂。
生产工艺同一般水性涂料。
减少生产、运输、使用及使用后对环境的危害，同时也节约了大量的石油资源，减少有机溶剂用量70%～80%，减少了对海洋的污染。
现在水性集装箱防腐涂料占集装箱防腐涂料不足1%，估计到2013年可达到5%，以水代替有机溶剂生产水性集装箱防腐涂料，不仅可以降低涂料在生产过程中存在的各种火灾与爆炸危险，还减少了使用过程中有毒有害有机溶剂、残留TDI、甲醛等对人体的各种危害，按照2008年溶剂型集装箱防腐涂料的产量34万吨计，其中5%被水性集装箱防腐涂料代替后，每年可以减少有机溶剂使用量约4万吨。
2.3光固化涂料清洁生产工艺
适用于使用光固化涂料的生产厂家，光固化涂料以紫外光固化技术为基础，实现快干、环保和节能，减少污染排放。
生产工艺类似于一般溶剂型涂料，原料主要由光敏树脂、光引发剂和活性稀释剂组成。
该产品100%固含，无VOC排放，干燥速度快。
在生产、运输、使用及使用后对环境的危害大大减少，节能环保，同时也节约了大量资源。
估计到2013年，光固化涂料在涂料市场的占有率可达到1.5%，光固化涂料中不含有挥发性的有机溶剂（VOC），所用的能源为电能，不使用燃油或燃气，无二氧化碳（CO2）产生，保护了生态环境;其次，在光固化中无需对基材进行加热，一般UV固化的耗能仅为热固化的1/5～1/10，节省了能源;再者，光固化装置紧凑，流水线生产，加工速度快，因而节省了场地空间，生产效率高，光固化的工艺保证了涂层更薄，同时具有优良的性能从而减少了原材料的消耗，有效的降低了经济成本。
3涂料行业推行清洁生产意义
3.1节约资源，实现可持续发展需要
随着经济增长与环境、资源矛盾的激化，人类提出了可持续发展战略。
走可持续发展是我国实现现代化的必由之路。
清洁生产是可持续发展的关键因素，因此开展涂料行业清洁生产审核，开发更清洁的涂料生产技术，更新、替代对环境有害的产品和原材料，可实现对环境、资源的节约、保护和有效管理，最终实现涂料行业的可持续发展[7]。
如通过采用水性木器涂料清洁生产技术，可节约石油资源7万t/年;通过采用溶剂型涂料全密闭式一体化生产工艺清洁生产技术，可节约石油资源1万t/年;通过采用光固化涂料清洁生产技术，可节约石油资源2万t/年。
3.2控制行业污染的有效手段
涂料行业属于高污染行业，涂料是由主要成膜物质（树脂、油类等）、次要成膜物质（颜料）、溶剂及添加剂所组成。
在涂料生产和施工中会有有机废气（VOC）、废水、废渣产生。
这些废水、废气、废渣会对环境带来污染，对生态造成破坏。
除此之外，涂料生产及涂装作业中，所使用的原料大都含有易燃易爆，并且对人体健康有害的物质。
开展涂料行业清洁生产审核，推进涂料行业清洁生产技术的开发与研究将在源头上实现涂料无污染生产。
如通过采用水性涂料生产技术每吨涂料可减少有机溶剂排放约200kg，以年产0.1万t涂料示范企业为例，每年可减少有机溶剂排放量约0.02万t。
可见推广涂料清洁生产技术的实施和应用，可有效地降低涂料行业产生的污染和环境问题。
3.3减轻末端治理负担
随着工业化发展速度的加快，末端治理这一污染控制模式的种种弊端逐渐显露出来。
如设施投资大、运行费用高，造成组织成本上升、经济效益下降、污染物转移不能彻底解决环境污染、不能制止自然资源的浪费。
而清洁生产从根本上克服了末端治理的弊端，如通过采用涂料用氨基树脂清洁生产技术每吨树脂可减少化学需氧量（COD）约0.6t，以年产2万t涂料示范企业为例:
每年可减少有机溶剂排放量1.2万t。
这样，不仅可以减少末端治理设施的建设投资，也减少了日常运行费用［8］。
3.4提高市场竞争能力的最佳途径
开展清洁生产的本质在于实行污染预防和全过程控制，它将带来不可估量的经济、社会和环境效益。
清洁生产是一个系统工程，一方面它提倡通过工艺改造、设备更新、废物回收利用等途径，实现“节能、降耗、减污、增效”，降低生产成本，提高组织的综合效益;另一方面它强调提高组织的管理水平，包括提高管理人员、工程技术人员、操作工人在内的所有员工在经济观念、环境意识、参与管理意识、技术水平、职业道德等方面的素质。
因此开展清洁生产审核将有力的提高企业的综合竞争能力。
4案例分析
成都市某涂料有限公司是一家专业从事木器涂料研发、生产和销售的大型涂料生产企业，目前公司年产醇酸树脂2000t，聚酯漆4000t，聚酯漆稀释剂1700t，聚酯漆固化剂1400t，已成为国内涂料行业工厂生产规模最大、自动化程度最高、品种最全的花园式绿色涂料树脂生产企业之一[9]。
公司为了进一步提高企业生产工艺和产品的环保性进行了清洁生产审核工作。
4.1审核内容及发现问题
通过对公司基本情况的调查，生产工艺分析，主要设备的了解，能源消耗的统计，车间污染源、污染物调查，环保设备及运行情况调查等工作，掌握了目前存在的主要问题。
（1）生产过程中使用有毒有害原材料甲苯、二甲苯，可以用低毒低害的原材料进行替代。
（2）人工投料产生一定粉尘，生产设备密闭性一般，生产时会有有机溶剂挥发造成环境污染和原材料的损失。
（3）油漆平台车间除尘效果不佳，原有除尘器只能吸收粉尘，对有机废气处理能力较差，拉缸和平台车间水帘除尘器有机废气处理效率差，生产车间集气罩较少，不能有效地吸收废气，除尘系统烟囱高度不够。
（4）公司废水收集效率较低，废水处理不统一，存在废水渗漏现象。
（5）油性涂料车间排风扇数量不够，涂料分散搅拌时产生的有机废气未能及时有效排出。
（6）导热油管道保温性能较差，热量散失多，造成锅炉房能耗较高。
（7）部分装溶剂用品实用率较低，建议采用新型带里衬的桶，以提高用品使用效率，减少固废产生。
（8）一般固废如废包装材料与危险废物如废有机溶剂，废滤布等未进行分类暂存，危废存放间存在一定安全隐患。
（9）生产过程中有跑、漏、冒、滴现象，需要加强管理，进一步提高原辅材料、能源的利用率，减少浪费。
4.2确定审核重点及目标
通过建立清洁生产指标体系的分析，能够反映出企业生产各环节起到的作用，同时，各指标之间存在着客观的因果联系与相关性，其中最能反映生产水平，也是企业需要通过加强管理过程控制、技术革新、工艺改进、设备改造等手段优化的指标有“新鲜水消耗”、“电耗”、“综合能耗”、“减少有毒有害原材料的使用”、“溶剂型产品替代率”。
确定清洁生产审核的重点:
有毒物质甲苯、二甲苯的使用，其中涉及甲苯、二甲苯的工序为稀释剂生产和酸醇树脂的生产，以稀释剂和酸醇树脂的生产工序为审核重点，着重审核生产过程中甲苯、二甲苯的使用情况。
审核小组拟定了一系列的清洁生产计划，力争使企业在生产水平上有所提升。
根据对清洁生产指标的对比分析，结合产品本次目标设置选取近3年的最优值作为基准值，并在此基础上确定近期目标和远期目标，具体情况如表1。
表1审核目标
序号
指标项
单位
现状值
行业水平
近期目标
远期目标
目标值
增减量（%）
目标值
增减量（%）
1
新鲜水消耗
t/t产品
0.21
0.20
0.18
14.3
0.15
28.6
2
综合消耗
tce/t产
0.15
0.17
0.135
10
0.12
20
3
电耗
kwh/t产品
131
/
125
4.61
120
8.4
4
苯、甲苯、二甲苯总和
%
18
30
8
55.5
6
66.6
5
有机废气处理效率
%
60
/
90
50
95
58.3
6
溶剂型产品替代率
%
0
/
15
15
30
30
4.3方案研制汇总
方案研制即方案的定性评价。
要求从方案的系统性、闭合性、无害性、合理性来判断方案的可行性。
对于已实现达标排放的企业，着眼于未来，体现了企业的社会责任感。
方案实施后可树立企业良好形象，提高企业的核心竞争能力，有利于实现企业可持续发展。
本次清洁生产审核共产生了29项无/低费方案和5项中/高费方案。
主要无/低费方案见表2，中/高费方案见表3。
表2主要无/低费方案
方案编号
方案名称
方案研制
1
改造树脂生产导热油管道
对树脂加热管道通过包保温棉，减少热量散失，达到减排节气。
2
油性喷房水池维护
定期清理油性喷房水池水面漆膜。
3
实验室排气扇安装
实验室安装6个以上排气扇。
4
车间内增设可再利用包装物回收桶
车间增设包装物回收桶，将已使用（已用的旧桶），与危废收集分开，可再使用的全部用于重复使用。
5
采用专用容器
使用可回收、带里衬的专用容器。
表3中/高费方案
方案
编号
方案
名称
方案研制
1
UV光固化漆替代油性漆
光固化涂料以紫外光固化技术为基础，实现快干、环保和节能，减少污染排放。
生产工艺类似于一般溶剂型涂料，原料主要由光敏树脂、光引发剂和活性稀释剂组成，公司在总部技术部的帮助和支持下，以本公司实验室力量为中心，与高校科研院所合作，投入大量资金用于研发、生产和推广UV光固化产品，以替代油性产品，提高公司环保产品生产能力，同时提高公司知名度。
目前部分UV光固化产品已开发成功，并进入试生产。
根据实验室试验数据及同行业统计数据，采用UV光固技术生产每吨涂料可减少有机溶剂排放约300kg，本企业每年可减少有机溶剂排放量约0.06万t。
同时采用UV光固化家具漆可提升涂装效率50%以上，涂装成本下降30%以上。
因此采用本方案可带来明显的环境和成本效益
2
淘汰落后配方
由技术部不断对生产工艺进行改进，进行实验室试验，优化生产配方，开发绿色环保原料替代原有毒有害原料，同时开发适应市场环保要求的新配方，淘汰油性涂料生产落后配方，更新产品，减少有毒有害原材料使用。
如企业淘汰了原有产品PU高固透明底漆（型号:
KD205），该型号产品的三苯含量高达27.3%，而企业通过采用公司总部新开发的助剂，最终产品三苯含量只有2.3%，同时生产过程中也明显降低了有毒物质的挥发，改善了车间环境，保护了职工健康。
可见本方案可带来明显的环境和经济效益。
3
生产车间有机废气收集处理系统造
在车间易产生粉尘和有机废气的设备处增加集气罩，加强废气收集能力，将车间原有水帘除尘装置替换为布袋除尘+活性炭纤维吸附装置，加强废气处理能力，同时提高除尘系统烟囱高度提升15m。
4
厂区雨污分流及防腐防渗
在生产区、罐区四周设围堰，地面采取防腐防渗处理，设废水收集池，并专设防渗防腐排水沟至应急事故池。
4.4效益汇总
本次审核5项中高费方案实施共投入资金223万元。
通过本轮清洁生产审核，企业全部方案实施后将达到审核小组制定的清洁生产目标:
单位产品新鲜水消耗降低14.3%，电耗降低8.4%，综合能耗降低10.53%，家具漆中苯、甲苯、乙苯二甲苯含量总和从19%降至8%，新型UV光固化涂料将替代现有溶剂型涂料30%，产生了明显的环境效益。
“三废”减排放益汇总见表4，有毒有害物质减量效益汇总见表5。
表4“三废”减排效益汇总（kg/a）
污染源
方案实施前
方案实施后
减少量
产生量
排放量
产生量
排放量
排放量
甲苯、二甲苯
130
83.2
91
19.94
63.26
有机废气
3949
2527.36
3949
750.31
1777.05
粉尘排放量
1068
619.08
1068
202.92
416.16
表5有毒有害物质减量效益汇总
污染源
方案实施前
方案实施后
减少量
使用量
产品含量
使用量
产品含量
产品含量
甲苯、二甲苯
1090.755t/a
19%
679.825t/a
8%
11%
通过清洁生产审核厂区的生产环境得到了整体上的提升和改善，同时企业的知名度也将近一步提高，企业产品的市场综合竞争能力得到很大的加强，本次清洁生产审核将为企业可持续发展带来良好的影响和效果。
5结语
优化涂料行业清洁生产技术来减少环境污染，有力地促进我国涂料行业健康可持续发展，实现“节能、降耗、减污、增效”作为转变经济增长方式和促进结构调整的一项至关重要的工作，有效地减少涂料行业发展带快资源节约型、环境友好型社会建设的重要抓手，投入了大量的人力和资金作为扶持，最终实现我国由涂料大国向涂料强国的发展目标。
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